本帖最后由 asserc8 于 2014-12-22 14:10 编辑
春夏之交话天气——低空风切变指南
本文的目的主要是为航空人员提供通用指南，不作为规章强制要求，不取代特定机型的飞机飞行手册（AFM）或飞行机组操作手册（FCOM）中相关的具体程序，也不是建立一个最低标准。本咨询通告提供的指南和程序仅供参考。
6.1 概述 低空风切变指南的目的是总结风切变的相关信息，为飞行员提供关于风切变的参考资料。飞行员必须掌握相应的应对技术，从而在遭遇风切变时最大限度的保证飞行安全。此章节的目的是通过学习和训练修正飞行机组的行为，减少与风切变相关的事故和事件。具体程序以相关机型机组操作手册为准。
6.2 低空风切变形成的原因 低高度的风速风向变化会对飞机起降造成严重的危害，这些变化是由各种气象条件所引起的，如：地形条件、逆温现象、海陆风、锋面系统、强地面风。最严重的风切变往往伴随着雷暴和阵雨产生。
在讨论低高度风的变化时，本章节中使用到一些术语，这些术语定义如下： 风切变–风向或风速的快速变化。 严重风切变–风向或风速的快速变化导致空速的变化大于15海里/小时或垂直速度的变化大于150米（500英尺）/分钟。 顶风增强的切变–顶风增加导致空速增加的切变。 顶风减弱的切变-顶风减小导致空速损失的切变。 顺风减弱的切变–顺风减小导致空速增加的切变。 顺风增强的切变–顺风增加导致空速损失的切变。
6.2.1 雷暴 正如之前雷暴章节所阐述的一样，雷暴引起的湍流会对飞机产生严重的威胁。有两种基本类型的雷暴：气团雷暴和锋面雷暴。气团雷暴不规则地分布在不稳定空气中，并随着地表的局部加热开始发展（图6.1），被加热的空气上升并冷却形成积雨云，随着积云阶段的继续发展，在云的较高处形成降雨并落下。随着降雨和成熟阶段的开始，雷暴开始产生下沉气流，大约一小时后，被加热的上升气流所产生的雷暴被降雨终止，热气和雷暴消散。由于下沉气流和被雨水冷却的空气的涌出，大多数雷暴会导致冷空气阵风锋面的产生，这些阵风锋面通常会非常颠簸，并会对起飞和进近的飞机产生严重的威胁。 
图6.1 雷暴的发展 锋面雷暴通常与锋面、风的辐合和高空槽等天气系统相关联。锋面雷暴会形成持续达数小时的飑线，产生强降雨或冰雹并伴随有强阵风甚至龙卷风。在雷暴内不同高度上风速和风向的改变量标志着雷暴的强弱，风向和风速的变化也导致了雷暴在垂直方向的倾斜（图6.2）。这种垂直方向的倾斜会使降水区域远离上升气流热源，从而导致更长的雷暴存活期，进而使雷暴中的气流在垂直方向速度更快，同时增大了地面风的强度。 
图6.2 强锋面雷暴剖面
6.2.2 微下击暴流导致的风切变 对风切变事故的调查以及气象研究显示，微下击暴流是导致风切变相关飞行事故的最主要原因。微下击暴流可以存在于任何对流气象条件（雷雨、阵雨、雨幡等）下。研究显示大约5%的雷雨会产生微下击暴流。 微下击暴流导致的下冲气流一般存在于数百米到一千米之间。当下冲气流到达地面时，开始向水平方向扩散并可能会绕着下冲气流形成一个或多个水平漩涡气流（图6.3）。水平扩散的气流一般会影响半径一海里到两海里之间的区域。水平漩涡气流可能会延伸至离地600米（2000英尺）高。 
图6.3 对称的微下击暴流 微下击暴流的外流气流不总是对称的（图6.4）。因此，进入水平扩散气流区域时，可能不会出现很大的空速增加，或者进入微下击暴流时空速的增加比退出微下击暴流时损失的空速要小很多。 
图6.4不对称的微下击暴流 一个天气系统能产生不止一个微下击暴流。因此，如果已遭遇或观察到一次微下击暴流，飞行员必须对有可能经历的其他微下击暴流保持警惕。如果几个微下击暴流同时存在，在几个微下击暴流的相互作用下，会形成一系列接近地面的水平漩涡气流（图6.5）。除了下冲气流之外，这些漩涡气流还可能产生高能量的上升气流和乱流。 
图6.5 微下击暴流形成的水平漩涡气流 在微下击暴流开始接触地面的5分钟内，风速会持续增大（图6.6）。当遭遇发展阶段的微下击暴流时，飞行员在最初并不会意识到问题的严重性，但随后飞机可能会经历是初始空速改变量两到三倍的空速改变。微下击暴流的存活期一般为10到20分钟。 
图6.6 微下击暴流的演变 根据相关研究统计，当飞机穿越微下击暴流时，水平风速变化主要分布在40至60海里/小时的范围内。而已观测到的由微下击暴流导致的最大风速变化可高达100海里/小时。 飞行员必须认识到有些微下击暴流在当前技术条件下无法成功改出。注意，即使在飞机性能能力范围内的风切变也有可能导致事故。 微下击暴流不仅产生于强降水（如雷暴）条件下，也能在伴随着少量降水的对流云周围产生。数据表明，即使在小雨或幡状云（在到达地球表面前降水蒸发）等相对干燥的条件下，也有可能发生微下击暴流。图6.7描述了干微下击暴流的形成。 在图6.7中，云底下方的空气（直至离地4500米（15000英尺）高）非常干燥。从更高的对流云中生成的降雨落到低湿度的空气里并蒸发。蒸发产生的冷却效应使空气下沉。这种蒸发的持续进行会使下冲气流加剧。因此飞行员应避免在有雨幡存在的对流云下飞行。 
图6.7 干微下击暴流的形成
6.2.3引发低空风切变的其他情况 a）地形影响 机场附近如果存在高大的建筑、树林或者较低的山坡，当强风吹过这些障碍物时，就可能会引起低空风切变（如图6.8所示），这主要取决于风速、风与障碍物之间的相对方向以及障碍物与跑道的相对方位。 
图6.8 机场附近的地形造成的风切变 b）锋面 锋面两侧的大气温度以及密度是不同的。较冷气团一侧的大气温度低、密度大，较暖气团则相反，因此，锋面两侧的风速、风向存在很大不同。如果机场区域正有锋面快速过境时，可能会出现较强的风切变（图6.9所示）。 
图6.9 锋面引起的风切变 c）海陆风 由于地表与水面的太阳辐射吸收率不同，产生温度梯度，形成低高度的海陆风（图6.10所示）。白天时，地表风由水面吹向陆地，称为海风；夜间时，地表风由陆地吹向水面，称为陆风。海风的风速通常要比陆风大得多。海风在清晨时常常突然发生变化，在海岸线观测到的瞬时变化通常在20-30公里/小时，在热带地区甚至超过40公里/小时。海风最强时的范围可达内陆48公里，并且从地表延伸至360米的高度。 如果机场位于海洋（大型湖泊）与陆地交界处时，尤其在早晨，可容易出现低空风切变。 
图6.10 机场附近的海陆风
6.3 遭遇风切变的经验教训 6.3.1 起飞离地后遭遇风切变 如图6.11所示，描述了一起典型的起飞离地后顺风增强的切变事故。图中，1为离地后的前5秒正常状态，2为离地后遭遇风切变，3为空速减小造成俯仰姿态减小，4为离地20秒后飞机在跑道末端坠毁。 
图6.11 起飞离地后遭遇风切变 在多数离地后遭遇风切变的事件中，空速、俯仰姿态、升降率和高度的早期趋势正常。在上述事例中，飞机在建立稳定爬升前遭遇风切变，从而大大增加了风切变识别的难度。当空速减小时，飞行员减小俯仰姿态以便重新获得空速（图6.12）。飞行员只考虑到减小俯仰姿态，而没有充分利用飞机的可用性能，使得飞机丧失高度。当地形构成威胁时，飞行员又开始拉杆至初始俯仰姿态，这可能需要很大的杆力。然而，由于修正动作太迟，且飞机已经处于向下的轨迹，无法改变飞机撞地的厄运。 在以往的训练中，我们强调通过俯仰姿态来控制速度，然而保持或增加俯仰姿态并允许低于正常空速是改出风切变的正确方法。由于飞机空速和升力的减小，可能需要使用不同于寻常的杆力来抵抗飞机的俯仰趋势。一旦飞机开始偏离原垂直航迹且形成大下降率，需要更多的时间和高度来改变垂直航迹。 
图6.12俯仰控制对飞行路径的影响 上述事故表明：由于未能及时识别及不恰当或不充分的应对，导致飞机性能未被充分利用。如果不能密切监视与垂直轨迹相关的仪表，飞行员将很难意识到爬升性能的快速减损。 遭遇风切变时，可能只有5至15秒识别反应时间（图6.13），因此尽早识别风切变至关重要。高效的机组配合及恰当的提醒是及时识别风切变的关键。 
图6.13遭遇风切变时可用的反应时间
6.3.2 起飞滑跑遭遇风切变 如图6.14所示，描述了一起典型的起飞滑跑过程中顺风增强的切变事故。1为开始滑跑时一切正常，2为飞机遭遇持续增强的顺风切变，空速增加缓慢，3为飞机接近跑道尽头才达到VR，4为飞机离地后，顺风持续增强，阻碍了飞机加速，导致飞机撞到跑道末端障碍物。 
图6.14 跑道起飞过程中遭遇风切变 飞机遭遇风切变，不能正常加速，无法获得足够的升力及时离地越障。由于飞机比正常增速缓慢是唯一线索，阵风也会阻碍飞行员及时发现这一线索，有时可能只有5秒的反应时间，因此有效的机组合作，尤其是标准喊话，对确保及时发现性能变差十分必要，飞行员在日常运行中要养成这一习惯。在必要时，飞行员可考虑使用最大推力提高飞机性能。 如果没有足够的跑道来加速到正常起飞速度，也没有足够的跑道来实施中断起飞，飞行员可能需要低于VR抬轮以安全离地。这种情况下，可能需要更大的俯仰姿态来产生足够的升力（图6.15）。在正常训练中，为避免俯仰姿态过大导致擦机尾，明令禁止VR前抬轮。而遭遇风切变时，即使存在擦机尾风险，飞行员可能仍需要在低于VR时抬轮至起飞姿态，从而在可用跑道内离地。飞行员必须充分了解这种非常规操纵技术，以应对突发的风切变。 
图6.15 起飞离地时俯仰姿态的影响
6.3.3 进近时遭遇风切变 图6.16为一起典型的进近时风切变事故。飞机处于位置1时，进近正常；位置2时五边上的下冲气流和顺风不断增强；位置3时飞机损失速度，飞行轨迹低于下滑道；位置4为飞机在跑道入口前触地。 
图6.16 进近过程遭遇风切变 如图6.17所示，飞机遭遇风切变，速度减小，导致升力减小，升力的损失导致下降率增大。速度减小，飞机产生自然低头趋势，造成进一步的高度损失。飞行员没有及时使用增加俯仰的技术，导致飞机触地。 
图6.17 风切变对进近时下滑道的影响 恶劣的天气条件、机组配合不足及有限的识别时间是导致风切变改出不及时的重要原因。进近时速度减小的趋势可能会被平缓增加的推力所掩盖；恶劣的天气条件导致了进近时工作量的增加；从仪表飞行转为目视飞行影响了飞行员对仪表的有效监控；缺乏机组配合使高度损失没有被及时发现。因此，稳定的进近和清晰的喊话有助于及时发现飞行轨迹偏离并修正。
6.3.4 风切变对飞机和系统的影响 a）风切变对飞机的影响 1）应对顶风/顺风切变 如图6.18所示，不同种类的风切变对于飞机性能都有其不同的影响。另外，穿越微下击暴流的飞行路径决定了切变的强弱。 逐渐增强的逆风（或逐渐减小的顺风）切变增加了指示空速，从而增加了飞机性能。飞机将向上抬头以减小空速。另一项需要考虑的因素是，这种类型的风切变在正常拉平过程中可能减小正常减速率，从而导致平飘过长直至冲出跑道。 任何快速或较大的增速，特别是在接近对流天气时，都应当视为可能的速度减小的预兆。因此，速度大幅增加时可以考虑中断进近。然而，由于微下击暴流通常为非对称结构，且不一定伴随有顶风，不可完全依靠顶风切变来预测随后而来的强烈顺风切变，需保持警惕。 
图6.18 飞机遭遇顶风/顺风切变的轨迹（无操纵干预） 相反，逐渐增强的顺风（或逐渐减小的顶风）切变将减小指示空速并降低飞机性能。由于速度损失，飞机将向下低头以增加速度。 2）应对垂直风切变 垂直风存在于所有微下击暴流中，且强度随高度上升而增加。此类风通常在高度大于150米（500英尺）时达到强度的峰值。在强微下击暴流的中心可能存在风速大于1000米（3000英尺）/分钟的下冲气流。下冲气流的强度取决于飞行高度和与微下击暴流中心的距离。 微下击暴流引发的水平涡流，会造成短时垂直风的扭转，比持续的下冲气流更危险。如图6.19所示，飞机穿越水平涡流将经历交替出现的上升气流和下冲气流，机头也将随之上下俯仰。甚至可能导致飞机在较大速度时出现短时的抖杆及机身抖动现象。 
图6.19遭遇微下击暴流中的水平涡流 垂直风，以及那些带有水平涡流的风，已包括在风切变改出程序中。快速变化的垂直风造成的短时抖杆和非人为的俯仰姿态变化在风切变改出时大大增加飞行员的工作量。 3）应对侧风切变 侧风切变将导致飞机横滚、偏转，如图6.20所示。大侧风切变可能需要大量或快速的操纵输入。此类风切变可能造成工作量大幅增加和注意力分散。另外，如果遭遇水平涡流，飞行员可能需要全杆量的输入来对抗剧烈的横滚力矩。 
图6.20 飞机遭遇侧风切变的轨迹（无操纵干预） 4）颠簸的影响 风切变可能伴随有剧烈的颠簸。颠簸可能掩盖速度变化并延迟风切变的识别。颠簸造成的抖杆，使得飞行员不敢及时采用合适的俯仰姿态改出风切变，可能造成工作量大幅增加和注意力分散。 5）降水的影响 事故调查及对于风切变的研究显示，某些类型的风切变伴随着大量的降水。强降水可视为严重风切变的预兆，也大幅增加了驾驶舱的噪音，加大机组配合难度，分散飞行员注意力，因此应规避强降水区域。 6）空气动力学常识 飞行员通过控制飞机姿态来调整飞行轨迹。俯仰姿态的改变引起飞机的迎角变化，从而调整飞行轨迹角。这三个角度之间的关系如下： 俯仰姿态=飞机迎角+飞行轨迹角 7）飞机性能 运输类飞机即使在速度低于正常区间的情况下也有较为可观的爬升能力。如图6.21所示，即使在抖杆速度下飞机仍然能够达到1500英尺/分钟的爬升率。 
图6.21 典型的起飞爬升性能 8）飞机稳定性 之前提到过，飞机的纵向稳定性会在速度增大的情况下抬头，在速度减小的情况低头。速度的波动造成的推力变化，也会影响稳定性。对于翼下安装发动机的飞机来说，加油门时，有抬头趋势；减油门时，有低头趋势，此趋势在低速的情况下更为明显。 9）失速和失速警告 飞机的迎角增加而不能相应增大升力，就发生了失速。为防止无意识进入失速状态，飞机安装了失速警告装置（抖杆器，推杆器，失速音响警告）。另外，保持机翼前缘平滑无污染可以避免飞机过早地产生失速抖动和失速前滚转趋势。
b）风切变对飞机系统的影响 1）高度表 遭遇风切变时，飞行员应根据无线电高度表和气压式高度表的不同特点来选择使用。无线电高度表受地形的影响，地形的起伏会造成高度表的波动。气压式高度表会受下击暴流造成的气压波动影响，指示不准确。 2）升降速度表 不能仅仅依靠升降速度表来判断飞机的升降率。由于仪表的指示延迟，所指示的读数可能滞后好几秒钟，某些情况下，飞机开始下降了，但仪表仍然指示上升（如图6.22）。惯性基准系统驱动的升降速度表有了较大改进，但仍然存在一定滞后。 另外，微下击暴流的阵风会导致静压波动，增大升降速度表的误差。基于此类滞后和误差，所以垂直升降率需参考其他仪表交叉证实。 
图6.22 起飞遭遇风切变时升降速度表的延迟误差 3）抖杆器 抖杆器会在接近失速迎角时被激活。因此，快速变化的垂直风或机动动作，会改变触发抖杆的姿态和速度阈值。飞机的失速警告和探测功能正常工作的情况下，抖杆器会在达到失速迎角前被触发，起到警告的作用。
6.3.5 基本训练内容 从风切变事故调查，工程分析和模拟评估当中获得大量有用信息，建议运营人在飞行员训练中增加以下内容： a）风切变识别； b）低速飞行训练； c）使用俯仰姿态而非保持空速来改出风切变。 首先，通过简单的练习使飞行员掌握基本操纵技巧，了解到及时准确的姿态控制是改出风切变的关键。然后循序渐进，逐渐引入复杂情况的处置。
6.4 机组处置程序 缺乏处置风切变的经验往往会对安全造成严重威胁，必要的处置程序可以增强机组在风切变条件中的情景意识。（图6.23）正确的机组处置程序必须涵盖在日常运行当中，一旦出现情况，机组能及时准确地处置。 这个章节的推荐处置程序为通用程序，各机型飞行员应以制造商规定的机型处置程序来处置风切变。 
图6.23 机组处置程序模型 6.4.1 评估天气 在对几起风切变导致的事故进行详尽分析后，建立了如下的天气评估流程。在每起事故中，虽然都存在着多个风切变线索，但机组没有正确做出备降或等待的决断。 风切变迹象出现越多，机组越要慎重考虑推迟起飞或进近。机组要对潜在风切变迹象保持警觉，养成评估天气的习惯，是防范由下击暴流导致的风切变的最佳措施。 每一次风切变事故都惊人的相似，大量的风切变迹象出现，但没有引起飞行员的足够重视。为了更早识别潜在的风切变威胁，机组必须在起飞、降落以及整个飞行过程中对天气进行持续评估。 如果存在对流云或雷暴天气，就有潜在的风切变和下击暴流的危险。即使只有些许对流天气的迹象（如少量的积云）机组也应意识到存在下击暴流风险，尤其是在空气干热时。为了避开影响飞行的潜在风切变，飞行员应仔细阅读各种气象报告。 a）当飞行员在气象报文中看到以下信息时，需特别注意：雷暴、强降水、扬尘、温度露点差较大（差值越大，湿度越低），包括其它线索如阵风、温度变暖趋势、积云等。 b）地面风切变探测系统和机载风切变警告系统（详见附件1） 目前，机场使用的低空风切变的地面探测设备主要有低空风切变告警系统LLWAS（Low Level wind shear alert system）、声波探测及测距SODA（Sound Wave Detection and Ranging）以及终端区多普勒气象雷达TDWR（Terminal Doppler Weather Radar），这些系统能够为机场终端区提供及时的低空风切变信息。 对于机载风切变告警系统，主要有反应式风切变探测系统（RWS）和预测式风切变探测系统（PWS）。该两种设备为飞行员及时发现遭遇风切变提供告警。 c)风切变的目视迹象 飞行员不能过于依赖从驾驶舱目视观察来发现风切变。虽然风切变本身不会被目视观测，但是它形成的效果是可以被观测到的。在夜晚，闪电也许是唯一的目视线索，在白天，以下线索可以为飞行员提供一定的参考： 1）邻近的云向不同方向大范围移动 2）烟柱的切变并向不同方向飘散 3）在飑线前的滚轴云 4）受强烈的地面阵风影响的树、旗帜等 5）机场周围的风袋指示不同的风向风速 6）对流云下部被下冲气流吹起的扬尘 7）飑线前被阵风吹起的扬尘 8）雨幡，特别是与对流云同时出现 9）伴随着持续的波型荚状云 10）漏斗云 11）龙卷风 如果发现存在上述现象，飞行员就必须考虑风切变存在的可能性。 d)飞行员报告 飞行员的报告是获得风切变信息的重要来源之一。例如：“浦东塔台，东方726，五边500英尺遭遇中度风切变，速度损失20海里。”“PUDONG Tower, CES726, Experiencing moderate wind shear at 500ft at final, Speed loss 20kts”。 e）机载气象雷达 机载气象雷达是探测对流不安全天气的有效工具。飞行员应当合理使用气象雷达功能，细致正确地调节雷达角度，来作为规避危险天气的有效工具。 雷达上显示的与对流云有关的强降水可能预示着微下击暴流。但没有强回波并不代表天气条件是安全的。潜在的危险的干燥微下击暴流在雷达上可能只有微弱的回波。 气象雷达使用中需要重视的另一点是雷达波能量的衰减。强降水会减弱雷达波的穿透能力，使得雷达无法探测到完整的恶劣天气。在终端区域，可以利用地面回波的比照来判断是否有雷达波减弱现象。调低雷达天线角度，使得雷达显示出地面回波，强降水天气会使得其背后的地面回波无法显示出来，这个缺失地面回波的阴影区域可能预示着更强更大面积的降水天气，飞行员应该避开这种区域飞行。 气象雷达的颠簸探测功能能为飞行员提供额外的信息。进离场时，如果在中等高度上（例如4500米（15000英尺）-6000米（20000英尺））的对流云系统存在颠簸，且湿度很低（温度露点差大），则很有可能存在微下击暴流。
6.4.2 避开已知的风切变 避开严重风切变和微下击暴流的重要性毋庸置疑。即使先进的运输类飞机和经验丰富的飞行员也无法对抗微下击暴流和严重风切变。甚至不太强烈的风切变也曾造成不可挽回的事故。通常微下击暴流会在10-20分钟内消散，因此延迟起飞或等待是上策。 模拟机训练对于风切变的识别和改出有很大帮助。但飞行员需要深刻认识到现实中各种因素（如颠簸、噪音、仪表误差等等）会大大增加风切变改出难度；另外由于模拟机动态系统的局限性，模拟效果与现实不尽相同；甚至存在完全无法改出的风切变，总而言之，不能存在任何侥幸心理。 然而，至今为止没有通用量化标准来帮助飞行员决策，下表中的评估信息仅供参考： 
注：上表中的参考适用于机场附近的飞行运行（从起飞落地点5公里范围内且低于1000英尺）。迹象越多，风切变可能性越大。越靠近对流性天气，越危险。应对恶劣危险天气进行持续评估。
上表通过对各种对流性天气进行分析，总结出风切变存在的可能性，为飞行员提供参考。 高可能性：对于此类天气现象，必须引起极高的重视。避开此类天气区域（备降或等待）才是上策。 中等可能性：应考虑避开此类天气区域，需要做好预防措施。 低可能性：对这类天气现象，需综合考虑，具体判断。 上表是针对机场附近300米（1000英尺）以下的飞行运行，在300米以上遭遇这类天气虽然危险性有所降低，但仍存在其他严重风险。飞行员在参考上表时仍需深思熟虑，谨慎小心。 飞行员应结合各种线索判断风切变的可能性，当出现多种线索时，存在风切变的可能性相应增大。
举例： 在目的地机场上空有雨幡（风切变可能性中等），进近过程中，前一架进近飞机报告遭遇到10海里/小时的空速损失（风切变可能性中等）。这时应把存在风切变的可能性升为高等级。
6.4.3 预防措施 虽然规避是应对风切变的上策，但在很多情况下只存在其产生的条件，并不能确定是否存在。在这种情况下，飞行员应采取相应预防措施。 大量的操作技术被开发出来应对起飞或进近过程中可能存在的风切变，来降低对安全的影响。这些预防措施应充分考虑推力、跑道、襟翼、速度、自动设备的影响，做出合适的选择。在很多情况下，飞行员需要仔细权衡，选择当前最佳预防措施。 合适的预防措施、精湛的改出技术也不能保证从微下击暴流风切变中成功脱身。需要认识到，如果无意中进入风切变，这些预防措施对于风切变改出的作用相对较小。在面临潜在风切变风险时，飞行员的决策不应受到是否采取预防措施的左右，果断处置，积极规避。 a）起飞预防措施 1）推力设定 应使用最大起飞推力，此举可以缩短起飞滑跑距离，降低冲出跑道的风险；可以提供最佳爬升率，从而为风切变改出提供更高的裕度；可以在改出时无需再次设定推力，从而获得最大的加速性能并且降低机组工作负荷。 2）跑道的选择 使用最长的合适跑道，以避开怀疑存在风切变的区域。此举需充分考虑越障裕度、侧风及顺风限制，来获得最长的可用起飞滑跑距离，从而提高越障性能。如果中断起飞，更长的可用距离能够提高安全裕度。 3）起飞襟翼设定 起飞襟翼的设定因机型而异。研究表明，滑跑过程中遭遇风切变，较大的襟翼设定能提供更好的性能；空中遭遇风切变，较小的襟翼设定能提供更好的性能。但不同襟翼设定下的性能差异很小。 4）选择较大速度 选择较大抬轮速度可以有效提高离地后应对风切变的性能。选择较大速度可以改善爬升性能，降低潜在失速风险，降低工作负荷。 选择较大的抬轮速度，表面上看会增加冲出跑道的风险。然而，增大的抬轮速度是根据所用跑道长度限制的最大起飞重量计算而来。如果起飞性能受跑道长度限制，增加抬轮速度就会增加冲出跑道的风险。同时，如果风切变使飞机无法增速到最小离地速度（擦机尾姿态），也会增加冲出跑道的风险。然而，不应晚于距跑道末端600米（2000英尺）开始抬轮，以降低冲出跑道的风险，增加离地后能量。 选择较大抬轮速度的建议技术： i）根据飞机实际的全重及襟翼设定查出V1、VR和V2，设定速度游标(若安装)。 ii）确定跑道长度限制的最大起飞重量以及相对应的VR。 iii）如果跑道长度限制重量对应的VR大于实际全重的VR，使用较大的抬轮速度起飞(最大可相差20海里/小时)。此时速度游标仍设定为实际全重相对应的VR。 iv）在增大的VR抬轮至正常起始爬升姿态并保持，起始爬升速度较大，但会渐渐减至正常爬升速度。 警告：如果在实际全重对应的VR或之后遭遇风切变，应毫不犹豫的抬轮，而非加速到较大的VR。应在距跑道末端600米（2000英尺）前果断抬轮。(详见6.4.5 改出技术) 如果离地前没有使用较大的VR，不推荐离地后增速。风切变情况下低高度减小姿态增速会导致严重后果。 5）飞行指引仪 除非装有风切变改出引导系统，否则不要使用速度基准模式的飞行指引仪。 警告：基于速度基准模式的飞行指引仪，在没有风切变改出引导系统参与下，会不顾低于正常飞行轨迹的情况，而引导飞机调整姿态满足目标速度的需求，此举与风切变改出的正确程序相冲突。在风切变改出中，绝不能使用此类飞行指引，若时间允许，PM(非操纵的飞行员)应关闭该类飞行指引仪。
b）进近预防措施 1）稳定的进近 在有潜在风切变的环境下，最迟1000英尺AGL必须建立稳定进近，以提高风切变的识别能力。 2）推力的管理 减小推力要谨慎。对于空速的突然增加，不要立刻减小推力来稳定空速，飞行员需要谨慎评估速度趋势。如果遭遇到顺风切变，较大的速度及推力对于风切变的改出很有效。如果使用自动油门，制止推力不适当减小。若没有遇到后续的顺风切变，此措施会使进近速度较大，对着陆有所影响。 3）跑道的选择 在满足飞机的侧风及顺风限制的情况下，选择使用最合适的跑道以避免可能会存在风切变的区域。跑道越长，滑跑距离裕度越大，可以将可能的较大地速带来的风险降至最低。精密进近以及其他下滑道指示设备(比如VASI、PAPI等)能帮助飞行员及时监控飞行轨迹偏差，加强对风切变的识别。 4）着陆襟翼设定 着陆襟翼的设定因机型而异。使用各机型手册推荐的襟翼设定，在风切变的改出中飞机会获得最佳性能。 5）增大进近速度 增大进近速度可以在风切变改出过程中提高爬升性能，降低失速风险。 如果可用着陆距离足够，进近速度最多可以增加20海里/小时。此速度一直要保持到拉平阶段，并且飞机一定要在正常的接地区接地，不要平飘过远。 由于存在各种变化因素，不能确定增加20海里/小时的进近速度对着陆距离会产生多大影响。地速是决定着陆距离的重要因素，所以风的影响很大。在使用了增大速度的技术并且遇到使飞机性能增加的风切变时，如果着陆距离不够，应果断复飞。此外，如果确认风的变化不会导致性能的降低(由于地势或当地独特的条件)，就不应使用此技术。 除了进近速度以外，还存在其他影响停止距离的因素，例如反推、轮胎及刹车状况、道面条件等。在干跑道且无其他不利因素的情况下，增加20海里/小时的进近速度可以接受。如果存在其他不利因素，应考虑使用最长的合适跑道着陆，以降低可能的风切变对飞行造成的危害。 警告：增加接地速度会增加着陆距离。增加20海里/小时的接地速度会增加25%的着陆距离，在某些情况下会超出刹车能量限制。 6）飞行指引、自动驾驶仪及自动油门 进近时，可以最大程度的使用飞行指引、自动驾驶仪以及自动油门。这样可以降低飞行员的工作负荷，有更多的精力监控飞行仪表及天气状况。只有在正确地监控下，自动飞行系统（尤其是自动油门）才能发挥优势。如缺乏正确监控，这些系统可能会掩盖风切变，推迟识别。 此外，在阵风或者颠簸条件下，有些自动飞行系统不能很好地工作。当使用自动系统达不到预期目标时，应考虑断开它们。 
6.4.4 遵循标准操作技术 为了有效帮助机组及早识别风切变，标准操作技术涵盖部分推荐内容，基于两部分：机组意识和机组配合。 在大多数起飞风切变的事故中，飞行员为了保持速度而减小俯仰，低于保持平飞所需姿态，甚至在飞机已经损失高度的情况下。这表明机组缺乏飞行轨迹的意识。在模拟机训练当中也存在这种现象。飞行轨迹控制和高度损失两方面在传统训练和日常飞行中没有得到足够重视。飞行轨迹的控制对于风切变的改出至关重要。对于改出风切变，控制俯仰保持飞行轨迹是最重要的，而非保持空速。 标准操作技术主要强调低高度时的飞行轨迹和俯仰姿态控制。遵循标准操作技术既提高了机组日常处置能力，也强化了风切变的应对能力。在起飞及进近着陆阶段，机组意识及机组配合对于识别风切变至关重要，尤其是在夜间或者是边缘天气条件下。 a）机组意识 机组应对任何状态变化保持警惕，风切变随时形成，也会迅速消散。风切变的突发性是最危险的。 机组应密切监控垂直轨迹，能够及时识别由风切变导致的偏差。起飞时，应监控姿态、爬升率和增速情况。进近时，应监控速度、姿态、下降率和推力设置。通过对这些参数的监控能及时识别低于正常飞行轨迹的情况。 在起飞和进近阶段，应警惕空速的波动，这可能是风切变的先兆。在起飞或复飞阶段，如果空速低于目标速度或增速过缓，杆力与正常情况明显不同。飞行指引的指令需结合垂直轨迹交叉检查。 起飞阶段，处于低高度时(低于300米（1000英尺）)，应关注正常的爬升姿态，不过分强调速度的控制。掌握全发（All-engine）时的初始爬升姿态，使用正常的抬轮速率至此姿态。当速度降低时，谨慎为获取速度而减小姿态，尤其在不能安全越障的情况下。 进近阶段，空速突然增加时，避免过度减小推力或改变配平（例如微下击暴流的情形）。密切监控垂直轨迹参数（升降速度表、高度表以及下滑道偏差）。此外，对比地速与空速，可获得及时识别风切变的信息。有潜在风切变时，应不晚于1000英尺AGL建立稳定进近。 进近阶段，高强度工作负荷（尤其是在边缘天气条件下），很容易使机组忽略某些仪表指示，而不能尽早识别飞行轨迹的偏移。推力的改变掩盖了速度减小的趋势。
如果飞行参数超出以下范围，机组应做好执行改出程序的准备： 起飞/进近阶段 指示空速 ±15节 垂直升降率 ±500 英尺/分钟 俯仰姿态 ±5°
进近阶段 下滑道指示偏差 ±1个点 较长时间推力不正常
以上数据仅供参考，不做为准确的标准。在某些特定情况下，如果飞机状态发生较大变化，可以在超出上述标准前执行改出程序。也可能存在其他情况，比如由已知的风造成短暂偏离正常参数（尤其是空速），不表示存在重大危险。应评估、判断，做出安全决定。 b）机组配合 PF应该将注意力放在操纵飞机上。遭遇风切变时，应立即对喊话做出正确反应。 PM应监控空速、升降率、高度、俯仰姿态、下滑道偏离以及推力参数。如果发现与正常参数存在任何重大偏差，应立刻用简明易懂的标准喊话报出，以确保及时识别不正常情况。 比如：“下降率1200---速度115，减小---低于下滑道一个点。” 标准操作技术总结 起飞阶段： 熟知正常姿态、爬升率、增速情况 熟知所有发动机工作时的初始爬升姿态 使用正常速率抬轮 交叉检查飞行指引 谨慎减小俯仰姿态 监控垂直飞行轨迹，报出偏差(PM) 熟知风切变改出参考标准
进近阶段： 熟知正常姿态、下降率、空速，推力参数 交叉检查飞行指引 谨慎减小推力 监控垂直飞行轨迹，报出偏差(PM) 熟知风切变改出参考标准
6.4.5 风切变改出技术 风切变改出技术的首要目标是尽快脱离风切变。最佳方法是充分利用推力的前提下保持目标姿态。 研究表明，遭遇到风切变的机率不高，一旦遇到，只有几秒的时间来改出。此外，在高工作负荷下，飞行员的仪表扫视能力会变的非常有限—在某些极端的情况下，可能只盯住一个仪表。最后，无法在日常运行中练习风切变改出。这些因素要求改出技术必须有效，且简单易记，还要具有通用性。 针对改出技术，做了大量的分析和评估。尽管在一定的范围内（包括15°以及所有发动机工作时的初始爬升姿态）都具有改出风切变的良好性能，但最终确定15°作为起飞和进近时改出的初始目标俯仰姿态。此外，选择15°作为初始目标姿态的另一个优点是在紧急情况下容易记起，并且15°在姿态仪上很明显的标出。 注：运营人也可使用预先计算的目标俯仰姿态，比如所有发动机工作时的正常起飞/复飞姿态。 虽然其他技术可能会获得稍好的飞机性能，但这些技术不够简单易记。经过评估表明，推荐的技术能够为风切变的改出提供一个简单、有效的方法。 下面会比较详细的讨论改出技术。对于起飞离地后和进近过程中遭遇风切变的改出技术是相同的，因此在接下来的章节中一同阐述这两种情形下的改出技术。对于起飞滑跑阶段风切变的改出技术将在后面阐述。 a）起飞离地后以及进近过程中遭遇风切变 风切变的识别对于及时改出至关重要。在起飞过程中，如果在1000英尺AGL以下飞行轨迹出现大幅偏差，应开始执行推荐的改出程序；在进近过程中如果在1000英尺AGL以下出现大幅偏差，应立即执行复飞程序，这与稳定进近的概念一致。以下是飞行轨迹偏差的参考： 起飞阶段 指示空速 ±15节 垂直升降率 ±500 英尺/分钟 俯仰姿态 ±5° 进近阶段 指示空速 ±15节 垂直升降率 ±500 英尺/分钟 俯仰姿态 ±5° 下滑道偏差 ±1个点 较长时间推力不正常
在任何情况下，飞行员应该作出评估、判断，以确定最安全的作法。有时需要在未超出以上参数标准时采用改出技术。有时还未出现风切变警告，但已超出稳定进近的范围，应果断复飞。 起飞离地后和进近过程中改出风切变的技术是相同的。以下是改出技术： 1）推力 果断设定必要的推力以确保飞机性能。如果需要，断开自动油门。在确认飞机脱离危险后，调节发动机推力参数在正常限制内。 2）俯仰姿态 起飞离地后和进近阶段风切变改出的俯仰操纵技术如下： 以正常的俯仰变化率按需增大或减小俯仰姿态至初始目标姿态15°。除非自动驾驶仪/飞行指引设计可在风切变中使用，或者可以按需选择俯仰姿态，否则PM应关闭自动驾驶仪/飞行指引 充分利用抖杆器。将触发抖杆器的姿态作为俯仰的上限。严重风切变时，抖杆器可能在低于15°姿态时被触发。 如果需要将姿态限制在15°以内才能使抖杆器停止工作，在抖杆器停止工作后尽快将姿态调整至15°。 如果在姿态达到15°后，飞机的垂直轨迹或者高度损失仍然无法接受，柔和微量的增加俯仰姿态。 柔和、稳定地操纵俯仰姿态(大约2°的增量)，避免过度修正姿态。 一旦飞机开始爬升并且暂时没有触地危险时，可以柔和减小姿态增速。 3）构型 保持构型直至有足够的越障裕度。虽然起落架收上后能够少量增加飞机的性能，但是在收起落架过程中起落架舱门的开启会造成飞机性能的损失。虽然在起飞离地后放出襟翼会增强飞机性能，但这不作为推荐的改出技术，因为： i）意外地收起襟翼(习惯性动作)会大大降低飞机性能。 ii）如果在遭遇风切变前已开始收起落架，放出的襟翼超过起飞襟翼设定位置，会触发警告，分散机组的注意力（着陆形态警告）。 4）其他考虑因素 如自动驾驶仪/飞行指引系统有在风切变中有效工作的功能，进近阶段改出风切变时应保持接通。由于风切变识别反应时间有限，如果这些系统原先没有接通，在改出前不要尝试接通。 警告：如果飞行指引/自动飞行系统并没有特别设计在风切变中使用，可能会不顾飞行轨迹的恶化，而为跟随目标速度改变姿态。这就与风切变改出的正确程序相矛盾。在风切变改出中，绝不能使用此类飞行指引作为参考，并且如果时间允许，PM应关闭飞行指引。 如果飞机安装了CWS(Control Wheel Steering)系统,在风切变改出中，并没有得到充分评估使用CWS的有效性。CWS是单通道自动驾驶仪模式且本身仅有降级的控制权限。若遭遇风切变时激活了CWS系统，俯仰姿态无法达到预期效果，应果断断开CWS。 某些飞行指引仪具有俯仰姿态选择模式。选择的姿态在合理的范围内时，此模式应对风切变非常有效。但是，如果不需要使用选择的俯仰姿态，应当忽略指引仪，如果时间允许，PM应关闭飞行指引仪。 风切变会导致空速以及杆力发生短时变化，不要因此改变安定面配平。但是，因为推力改变而产生的杆力变化需要通过配平来消除。 在改出的过程中，PM应通过使用气压高度表、无线电高度表或者升降速度表等报出垂直飞行轨迹的偏差。比如“下降率500，高度200，爬升率400，高度300，等等”。 快速变化的风可能会导致俯仰和坡度在没有甚至很小杆量输入下产生较大的变化，也会改变触发抖杆的姿态。 机组应尽快将风切变情况通知塔台，避免后机进入风切变。而且风切变可能会增强，使后边的飞机遭受更大的风险。飞行员和管制员需要意识到，分秒必争，避免灾难。飞行员报告风切变需要包含以下信息： i）飞行员主观感受到的风切变强度（具体标准见附件2） ii）机型 iii）遭遇风切变的高度 iv）飞行阶段（起飞、进近、滑跑等） v）如果可能，报告空速变化程度 
b） 起飞滑跑过程中遭遇风切变 在起飞滑跑过程中指示空速迅速变化，很难确认是否遭遇风切变。除了之前讨论的目视可见的线索之外，不正常的空速波动、缓慢或不稳定的增速也可视为遭遇风切变的征兆。遭遇风切变时，实际地速可能远远高于指示空速（图6.24），所以决断速度V1可能无效，中断起飞的决断有可能导致飞机冲出跑道；离地能量与空速有关，中断起飞与地速有关。 
图6.24 风切变对中断起飞决定点的影响 1）在V1之前 如果飞行员注意到无法接受的空速波动，且剩余跑道足够中断起飞，应考虑中断。 2）在V1之后 达到V1后，必须继续起飞 a. 推力： 使用最大推力，在确认飞机脱离危险后，调节发动机推力参数在正常限制内。 b. 俯仰姿态：当达到VR之后，用正常抬轮速率抬轮至15°。在严重的风切变中，可能无法达到VR，也无法安全中断起飞。在这种情况下，必须在距跑道末端600米（2000英尺）前开始抬轮（图6.25）。 注：运输类飞机一般可在VR之前5到10节抬轮。 
图6.25 风切变对抬轮决定的影响 不要因为担心擦机尾而过于限制俯仰姿态和抬轮速率，因为在可用的跑道范围内离地才是首先需要考虑的。当离地后，遵循之前讨论的离地后风切变改出技术。 
起飞时，剩余跑道长度可以通过跑道标志和跑道灯光来辨识。跑道标志不仅能帮助飞机在着陆过程中确认跑道长度，也可在起飞时用来确定剩余跑道长度。 图6.26标出了典型的ICAO和FAA标准的精密进近跑道标志和灯光，我国使用的跑道标志及灯光标准是MH5001《民用机场飞行区技术标准》，与ICAO标准是一致的。飞机从图中左侧起飞，跑道中线两侧的第一对白色实线标志表示距跑道末端900米（3000英尺）（表示300米内必须开始抬轮）。继续滑跑至第一对双实线标志，表示距跑道末端还有600米（2000英尺）。每对实线标志之间的间隔为150米（500英尺）。通过跑道灯光也能辨识跑道剩余长度。对于ICAO和FAA标准的精密进近跑道，从起飞方向看，跑道末端600米（2000英尺）的跑道边缘灯为黄色。另外，跑道中线灯也有此作用。飞机从图中左侧起飞，在距跑道末端900米（3000英尺）前，跑道中线灯为白色；距跑道末端900米（3000英尺）至300米（1000英尺）之间，跑道中线灯红白相间，最后300米（1000英尺）为红色。跑道末端用一排垂直于跑道中线的红色灯光来标记。 
图6.26 FAA,ICAO精密进近跑道标志与灯光 图6.27为FAA标准的非精密进近跑道。此类跑道，只在距跑道末端300米（1000英尺）处用一对白色实线做为标识。这类跑道需要飞行员根据经验判断剩余跑道长度是否足够600米（2000英尺）。 
图6.27 FAA非精密进近跑道标志和灯光 图6.28为ICAO标准的非精密进近跑道。图中绘出的是最详细的ICAO标准非精密进近跑道标识，大多数跑道只包含其中部分标志。从跑道入口开始，每两对白色实线标志之间的距离大约为150米（500英尺）。一对加粗的白色实线标志设定在距跑道入口300米（1000英尺）处。跑道边线灯的设置与精密进近跑道一样，最后600米（2000英尺）的边线灯为黄色。 
图6.28 ICAO非精密进近跑道标志和灯光 c）不推荐的操作技术： 在之前讨论的风切变恢复技术都经过研究评估。而下列一些技术会降低安全改出风切变的几率，因此不推荐采用： 1. 试图保持目标空速，无法利用飞机的最大爬升能力 2. 试图直接增加姿态至抖杆，这样并不能发挥飞机的最大可用性能，飞行轨迹降低，并且增大了失速风险 3. 试图使飞机保持最佳升阻比所对应的俯仰姿态，这样不能发挥飞机短时最大爬升梯度的性能 4. 在进近遭遇风切变时收回襟翼会减少失速的裕度（一般复飞程序），并减弱初始爬升的能力 5. 使用惯导系统提供的地速来强调速度的控制，这与风切变改出的技术要点相背离，而且此技术偏向于修正速度偏差继续进近，而不是立即进行改出程序。此技术不适用于微下击暴流，但对其他类型的风切变可能有效。 6. 低头增速，预计近地后再拉起飞机。这种做法增大了飞机暴露在更强的风切变中的潜在风险，需要更大的俯仰速率并使改出程序变得更复杂。 总之，风切变改出的要点就是适当地俯仰姿态配以合适的推力。
6.5 总结 本章陈述了关于风切变的认知和训练的最新研究成果。然而飞行员只有在认知和操纵技术上有所改变，才会产生相应的效果。 所谓认知上的改变，是指飞行员要提高对风切变存在线索的识别意识。多数风切变导致的事故中，许多线索都被忽略。再次强调，应对低空风切变最好的方法就是规避它，它的能量可能远远超出飞行员能力和飞机的性能。气象侦测和风切变探测系统并不能探测出所有的风切变，飞行员应敏感觉察任何可以规避风切变的征兆。 操纵技术上的改变也很重要，比如要避免上文提到的错误的风切变改出方式。 本章讨论的一些风切变改出时俯仰和空速技术要领与正常情况下有所不同，这些技术要领都经过了认真研究评估。飞行员应随时准备按需使用。 由于风切变并不常见，在日常运行中也无法练习风切变改出，一定要在定期的复训中巩固相关技术，强化风切变的认知、规避和改出技能，当需要时能够应变自如，保证安全。
参考资料 1.AC-91-FS-2014-20，《 航空器驾驶员指南 -雷暴、晴空颠簸和低空风切变》 2. 《Thunderstorms》（FAA AC 00-24C）
3. 《Aviation Weather for Pilots and Flight Operations Personnel》（FAA AC 00-6）
4. 《Atmospheric Turbulence Avoidance》（FAA AC 00-30B）
5. 《Low Level Wind Shear》（FAA AC 00-50）
6. 《Pilot Wind Shear Guide》（FAA AC 00-54）
7. 《中国民用航空气象工作规则》（CCAR-117R1）
8. 《Manual On Low-level Wind Shear》（ICAO 9817号文件）
本文节选自总局2014年3月4日下发的咨询通告 AC-91-FS-2014-20，《 航空器驾驶员指南 -雷暴、晴空颠簸和低空风切变》 | 
雷达卡
发表于 2014-12-21 23:44:50
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发表于 2014-12-22 07:26:13
